CN107921374A - 用于流体分离的中空纤维膜滤筒和组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于分离流体混合物，尤其用于气体分离的新型滤筒和组件，其制备方法及其使用方法。
Description
技术领域
本发明提供了用于分离流体混合物，特别是用于气体分离的新型滤筒和组件，其制备方法及其使用方法。
背景技术
膜被用于工业上的许多部门中以分离气体、液体和气体/液体混合物(在下文中每个都称为流体混合物)。所述膜通常被安装在组件或滤筒中使用。组件不同于滤筒，在于它们构成包括壳体的完整的分离单元。相反，滤筒用在单独的壳体中，优选用在以固定方式安装在分离系统中的壳体中。因此，由于不需要更换昂贵的耐压壳体，滤筒与组件相比的优点在于更换成本较低。
尽管通常在沼气处理领域中使用小容量的滤筒或组件，但是在天然气净化领域中需要大容量的滤筒或组件，以便能够处理大量的气体。另外，该应用领域需要可以在相对较高的进料气压下，优选30-100bar下使用的滤筒和组件。
例如，UOP销售SeparexTM天然气净化气体分离系统。这些是将平板膜卷绕在中央渗透物收集管周围的滤筒。在固定安装在气体分离系统中的壳体中，将多个这样的滤筒串联连接。所述膜由醋酸纤维素组成。UOP技术的缺点在于，所述滤筒的寿命相对较短，并且根据使用条件，可能在几个月后就已经不得不更换。此外，各个滤筒的容量也不能令人满意，需要改进的系统。
除了如上所述已经在商业上使用的平板膜组件以外，还有许多尝试用中空纤维膜制备滤筒或组件。这些实例可见于US 3422008、US 3455460、US 3475331、US 4207192、US4210536、US 4220489、US 4430219、US 4631128、US 4715953、US 4865736、US 4881955、US5,026,479、US 5084073、US 5160042、US 5299749、US 5,407,469、US 5411662、US5702601、US 5837032、US 5837033、US 5897729、US 7410580、US 7998254、US 2002/0162451、US 8747980、US 8778062、US 2003/0154856、EP 0 627 254和CN 103691323中。但是，还没有可能开发由中空纤维膜制成的滤筒或组件可以在高压下处理高的流体体积，且两个或多个可以在一个壳体中相互连接使得其适合于例如，替换UOP系统中的平板膜滤筒。
因此仍然需要用于分离流体混合物，特别是气体分离的新型滤筒或组件，通过其可以有效地分离大体积的流体混合物，并且可以用其取代迄今为止在现有系统中使用的滤筒，不需要构建新的系统。
发明内容
因此，本申请提供了用于分离流体混合物，特别是用于气体分离的新型滤筒和组件，以及其制备方法和其使用方法，其如果具有现有技术系统的缺点，也至多只是在减小程度上具有该缺点。
所述新型滤筒应特别适用于替换现有系统中的传统滤筒。
在进一步的具体目的中，与现有技术的系统相比，所述新型滤筒或组件具有的优点在于，它们具有更长的操作时间和/或可以以更低的成本制造和/或具有更好的分离性能，优选地基于每小时的流体体积和/或纯度。
其它没有明确提及的目的从本说明书、实施例、权利要求书和附图的整体上下文中也都是明显的。
本发明人现在已经发现，可以通过在滤筒或组件中将多个中空纤维膜设置在中央渗透物收集管周围并配置所述滤筒或组件以使得待分离的流体混合物从外部流向中空纤维而实现上述目的。在这种情况下，流体混合物中较快渗透的流体的大部分和可能地较慢渗透的流体的小部分渗透通过所述中空纤维膜，并在所述膜中空的芯中形成渗透物或渗透物流。借助于根据权利要求1或其从属权利要求中的一项的滤筒的适当构造，后者进而被供给到渗透物收集管，并且因此从所述分离设备中排出。本发明的滤筒的构造使得待分离的流体混合物在所述滤筒的纵向方向上经过所述中空纤维膜，在该过程中，如上所述，其富集较慢渗透的流体，形成渗余物。根据权利要求1或其从属权利要求的本发明滤筒被构造以使得所述渗余物可以从所述滤筒被移除，或者被供给到另外的滤筒或者从所述组件的壳体移除。
本发明首次成功地由经由渗透物收集管彼此连接的中空纤维膜制备了滤筒，其也可以借助渗余物传导将多个滤筒串联在一个组件中，使得它们可以用于替换UOP系统中的滤筒。
通过将待分离的流体混合物供应到所述中空纤维膜的外部，可以额外地提供承受非常高操作压力的滤筒。这在分离气体混合物的情况下尤其重要。此外，本发明的滤筒的优点在于可以以大容量制备，即高长度和高直径，并满足相应的要求。
本发明滤筒相对于商业使用的系统的另一个优点被认为是有可能通过使用中空纤维膜来在相同的滤筒体积中容纳更大的膜面积。因此，本发明的滤筒可以具有比现有技术系统更好的分离性能。
本发明的系统的优点还在于，对于不同的中空纤维膜，它们可以以不同的直径获得和/或由不同的材料制成，因此可以灵活地使用。此外，所述滤筒的直径和几何形状是可变的，因此可以与现有分离设备的各种要求相匹配。
没有明确说明的本发明的其它优点将从本说明书、实施例、权利要求和附图中显而易见。
本发明因此提供根据权利要求1的滤筒，根据权利要求9的组件，根据权利要求11的本发明滤筒的制备方法以及使用根据权利要求14的使用本发明的滤筒分离流体，特别是用于气体分离的方法。在从属权利要求中要求保护优选的构造形式，并在下面的说明中进行了详细阐述。
现在将详细描述本发明。首先将定义一些重要的术语。
待分离的流体，特别是各个气体的渗透性的系数决定了膜在分离两种流体方面的选择性，并且因此指出了膜能够如何有效地将流体混合物的两种组分分离开来。
术语渗透物适用于在所述膜、膜组件或膜分离步骤的低压侧产生的整个物流。
渗透流体或渗透气体是指与相应的进入物流相比，膜、膜组件或膜分离步骤在渗透物流中各自富集的组分。
渗余物是指在所述膜、膜组件或膜分离步骤的高压侧产生且不通过所述膜的整个物流。
渗余流体或渗余气体是指与相应的进入物流相比，所述膜、膜组件或膜分离步骤在所述渗余物流中各自富集的组分。
待分离的流体混合物，特别是待分离的气体混合物，是指至少两种流体，优选两种气体的流体混合物，优选气体混合物，或者这种流体混合物，优选气体混合物的物流，其将通过本发明的方法或本发明的装置进行分离。
在下文中描述了根据本发明的方法的优选和具体实施方式，以及优选和特别适用的设计，以及将在这里使用的附图和附图说明提供本发明的仅示例性的其它阐述；也就是说，本发明不受限于这些示例性实施方案和应用，或者不受限于在各个示例性实施方案中特征的特定组合。
附图说明
图1以示例的方式示出了插有两个本发明滤筒的本发明流体分离组件的纵截面。
图2示出了本发明滤筒的外部视图。
图3示出了本发明滤筒的纵截面。
结合具体的示例性实施方案而指出和/或描绘的各个特征不限于这些示例性实施方案或与这些示例性实施方案的其它特征的组合，而是在技术可能的情况下可以与任何其它实施方式组合，即使没有在本说明书中对它们进行单独讨论。
所述附图中各个图形和描述中相同的参考标记表示相同或类似的部件或以相同或相似的方式起作用的部件。附图中的描述也说明了没有参考标记的那些特征，不论这些特征是否随后被描述。另一方面，包含在本说明书中但在附图中不可见或没有描绘的特征对于本领域技术人员而言也是明显的。
图1-图3示出了本发明的当前装置的优选实施方案。图1示出了本发明的分离组件(1)的纵截面。图2示出了本发明滤筒(2)的外部视图，而图3示出了本发明滤筒(2)的纵截面。
参考图1，本发明的分离组件(1)包含壳体(3)，在其中具有，例如，两个本发明的滤筒(2a)和(2b)。待分离的流体混合物通过组件的流体入口(4)进入壳体(3)的内部。随后，所述流体混合物通过第一滤筒(2a)的端盖EK1(23)和组件壳体(3)的内壁之间的间隙(17)，被引导到滤筒(2a)的流体入口孔(14)。滤筒(2a)由沿纵轴设置的渗透物收集管PSR(8)组成，在其周围布置有一束中空纤维膜(28)(参见图3；为了清晰起见，没有示于图1中)。所述中空纤维具有前端HFE1和后端HFE2。前端HFE1被嵌入到第一管板VA1(10)中，使得所述中空纤维的芯是敞开的，这意味着渗透物可以在VA1(10a)的外端面处从所述中空纤维中排出(见图3)。所述中空纤维HFE2的后端被嵌入到第二管板VA2(11)中，使得所述中空纤维芯被封闭，这意味着在这一侧没有渗透物可以排出中空纤维(见图3)。由PSR(8)和中空纤维膜束(28)组成的布置在VA1(10)和VA2(11)之间完全由不可渗透的阻挡层(13)围绕，流体入口孔(14)除外(见图1和2)。待分离的流体混合物因此被迫通过流体入口孔(14)进入PSR(8)和所述不可渗透阻挡层(13)之间的空隙中。在那里，它与中空纤维膜的外壳接触。
由于所述空隙(9)(高压区域)与中空纤维膜的芯部(低压区域)之间的压力差，待分离流体混合物中的相对大量的更易于渗透的流体可能会与较小比例的较不易于渗透的流体一起渗透通过所述中空纤维膜，并在中空纤维膜的芯部形成渗透物。因此，与待分离的流体混合物相比，在渗透物中富集了更易于渗透的流体。然后将渗透物引导通过所述中空纤维膜的芯部，通过VA1(10)进入在EK1(23)的内表面与VA1(10a)的外端面之间形成的空腔(EK1腔(15))。EK1腔(15)另外与PSR(8)流体连通，这意味着渗透物可以通过孔(16)从EK1腔(15)流出进入PSR(8)的内部(见图3)。进而，第一滤筒的渗透物连同在同一壳体(3)中其它滤筒的渗透物一起通过组件(6)的渗透物出口(图中未示出)从组件中排出。
在EK1腔(15)中，优选具有至少一个支撑元件(15a)。借助于支撑元件(15a)，可以优化渗透气体在渗透物收集管(8)的孔(16)的方向上的分布。在适当的设计下，支撑元件(15a)还可以有助于改善所述滤筒的机械稳定性，特别是在待分离的流体混合物的高压下。另外，使用适用的支撑元件(15a)还可额外地调节因渗透流体从中空纤维膜的芯部扩散到EK1腔(15)中导致的压降。为了将渗透物沿孔(16)的方向导出所述中空纤维膜的芯部，在最简单的情况下，可以构造支撑元件(15a)使得其填充EK1腔(15)的主要部分并在面向VA1(10)的支撑元件(15a)的侧面和VA1(10)之间形成间隙，通过该间隙将渗透气体导出。然而，优选地，支撑元件(15a)由多孔材料制成和/或具有内部和/或外部通道，在这种情况下，优选所述孔或通道的构造可以使得渗透气体被导向右侧方向。为了对渗透气体在孔口(16)的方向上的分布产生特别有利的影响，支撑元件(15a)更优选具有适合于将渗透物从中空纤维膜的出口孔导向孔(16)的外部形状。在图3中可以看到其说明性的实施方案。图3中的EK1腔(15)填充有支撑元件(15a)。支撑元件(15a)在朝向VA1(10)的一侧上具有轮廓(15b)，更具体地说是通道(15b)，通过它们将来自中空纤维膜的芯部的渗透物导向孔(16)。同样优选地，可以在具有或不具有轮廓(15b)的支撑元件(15a)与VA1(10)之间安装过滤元件(图3中未示出)，例如织造或非织造材料或烧结金属板，其额外地促进了渗透物流向孔口(16)。本领域技术人员可以很容易地发现具有相同功能的类似技术构造形式，例如将支撑元件(15)设计为固定地集成在前端盖(23)中的部件而不是分离的部件。
优选地，支撑元件(15a)由耐腐蚀材料构成，更优选由不锈钢构成。最优选地，支撑元件(15a)由与端盖(23)相同的材料构成。同样更优选地，如上所述，支撑元件(15a)是渗透盖(23)的整体组成部分。
特别优选的过滤元件由耐腐蚀材料如不锈钢或者青铜、黄铜或铝构成。
最优选地，所述过滤元件具有比中空纤维膜的内径小至少5-10倍的直径的孔或通道，使得渗透物能够自由流动并且不被堵塞。
由于上述较易渗透的流体渗透到中空纤维膜的芯中，较慢渗透的流体在间隙(9)中开始富集。由待分离的流体混合物在那里形成渗余物，并在VA2(11)的方向上在间隙(9)内被导出，并在此期间不断富集较不易渗透的流体。VA2(11)被第二端盖EK2(24)包围(见图2和3，在图1中未示出)。本发明的滤筒在流体入口孔(14)和渗余物出口孔(12)之间的区域中在至少一个位置处以流体密封的方式连接到组件壳体(3)的内壁上，以便将待分离的流体混合物(进料流)与离开滤筒的渗余物流分离。所述流体密封连接可以通过，例如，设置在组件壳体(3)的内壁和不可渗透的阻挡层(13)之间的密封件或组件壳体(3)的内壁和EK2(24)之间的密封件或组件壳体(3)的内壁和VA2(11)之间的密封件实现。优选地，EK2(24)经由密封件(25)与组件壳体(3)的内壁连接。如已经指出的，该密封件防止待分离的流体混合物与第一滤筒(2a)的渗余物混合。这是因为渗余物经VA2(11)和EK2(24)中的渗余物出口(12)和(22)(见图1和3)流出第一滤筒(2a)并进入滤筒(2a)和滤筒(2b)之间的壳体(3)的内部(20)。
第一滤筒(2a)的渗余物进一步在第二滤筒(2b)中浓缩，第二滤筒(2b)的作用及构造类似于第一滤筒(2a)，意味着它形成在其中待分离的流体混合物。
第二滤筒(2b)的PSR(8)在连接部位(18)处与第一滤筒的PSR(8)连接，以提供共同的PSR，其从渗透物收集管(2a)的前端PSRE1(26)一直延伸至滤筒(b)的PSR的后端PSRE2(27)。在PSR(8)的末端是流体阻挡层(19)，其优选设置在滤筒链中最后一个滤筒的VA2(11)区域内，并且可以由任何所需的流体密封，特别是气密的，和足够耐压的材料制备。“足够耐压”是指渗透阻挡层(19)必须承受PSR(8)中的渗透物压力和端部空腔(21)中的渗余物压力之间的压力差。此外，渗透阻挡层必须能够承受相应的操作温度。因此，渗透阻挡层(19)优选由金属或塑料构成，并且优选通过螺纹连接或者通过法兰或者通过倒钩或者通过粘接来固定到PSR(8)上。相应的技术方案可以由本领域技术人员很容易地发现。在组装的渗透物收集管(8)中，来自两个滤筒的整个渗透物流被一起移除。
各个滤筒的渗透物收集管之间的连接(18)可以以不同的方式进行。例如，渗透物收集管PSRE1(26)和PSRE2(27)的后端和前端可以以法兰连接或插入式连接或螺纹连接来进行。本领域技术人员可以容易地发现其它的连接选项，例如倒钩系统。
类似于滤筒(2a)，滤筒(2b)在其后端具有第二个VA2(11)，优选EK2(24)。通过VA2(11)中的渗余物出口孔(12)，来自第二滤筒(2b)的渗余物进入组件壳体(3)的端部空腔(21)。所述端部空腔(21)由VA2(11)的外端面或第二滤筒(2b)的EK2(24)与第二滤筒之外的组件壳体(3)的内壁形成。由于第二滤筒(2b)，在其流体入口孔(14)与其渗余物出口孔(12)之间，也通过密封件(图1中未示出)以流体密封的方式，与滤筒的纵轴成直角地，连接到组件壳体(3)的内壁上，以及由于PSR(8)具有渗透阻挡层(19)，其实现的是只有经过多个分离步骤之后获得的渗余物才存在于所述端部空腔(21)中，其通过渗余物出口(7)从组件壳体(3)排出。
因此，根据图1的本发明组件的一个特征是，最初待分离的流体混合物在两个连续的分离步骤中，首先在滤筒(2a)中然后在第二滤筒(2b)中被分离。将所有的渗透物流合并，并通过PSR传导到位于壳体的前盖(5)处的所述组件的渗透物出口(6)((5)和(6)未在图1中示出)，并通过那里排出组件(1)。在组件填充有滤筒之后，放置前盖(5)，并且通过图1中可见的螺纹孔将其拧紧到壳体(3)上。对于渗余物，组件壳体(3)中仅有一个出口(7)是必需的。由于优选地，所有的滤筒都具有相同的结构，给定的足够长的组件壳体(3)的滤筒链可以根据需要延伸，其中，将其它的本发明的滤筒插入到滤筒(2a)和滤筒(2b)之间。本发明的系统的另一个优点被认为是，组件壳体(3)可以永久地保持在分离系统中，只有被消耗的滤筒需要更换。而且，滤筒的更换非常简单和快速，因为可以将整个滤筒链从壳体中取出。因此，在具有数百或数千个组件壳体的大型系统的情况下，确保了非常短的关闭时间，并最小化了维护成本。
如已经提到的，本发明的滤筒包括渗透物收集管PSR(8)。该PSR必须被设置使得在特定滤筒中VA1(10)和VA2(11)之间的间隙中待分离的流体混合物是不可渗透的。否则，如上所述，存在于间隙(9)中的待分离的流体混合物将再次与PSR(8)中的渗透物混合。PSR(8)优选地由在所述滤筒的操作条件下，即在操作压力和操作温度下机械稳定且耐腐蚀的材料组成。它可以优选地由金属或塑料制成。特别优选钢、铝或塑料，特别优选不锈钢。
相反，在EK1腔(15)的区域中，PSR(8)必须与EK1腔(15)中的流体是流体连通的，使得渗透物可以在那个点进入PSR(8)。因此，优选PSR(8)在此区域中具有孔(16)(见图3)。关于孔的尺寸、形状和数量，没有特别的限制，只要保证足够的流体连通即可。
在PSR(8)周围布置多个中空纤维膜以形成中空纤维束(28)(见图3)。有不同的选择来安排所述中空纤维。所述中空纤维可以，例如，平行于PSR(8)的纵轴布置，但是它们也可以卷绕在PSR(8)周围。关于所述卷绕，还有不同的选择。优选地，所述中空纤维单独地或者多个同时地被卷绕在PSR(8)周围。更优选，所述中空纤维围绕PSR螺旋卷绕，并且最优选交叉，在这种情况下，随后的卷绕层的螺旋线与其交叉，意味着一层从VA1(10)向着VA2(11)的方向螺旋卷绕，然后下一个从VA2(11)向着VA1(10)的方向，然后以这种方式继续交替。所述优选的和特别优选的卷绕方法的优点在于，所述膜可以均匀地包装在束(28)中，因此与平行于PSR的膜排列相比，实现了更均匀的流动分布。
中空纤维膜束优选具有基本圆形的横截面，更优选直径为150-200mm，甚至更优选170-195mm，最优选180-190mm。
为了制造膜束(28)，可以使用由各种材料制成的中空纤维膜，优选聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺、聚酰亚胺或聚碳酸酯、聚苯醚、乙酸纤维素、聚芳基醚酮或聚醚醚酮。中空纤维膜的选择取决于分离问题。本发明的滤筒和组件可以用于分离液体和气体以及液体和气体的混合物。它们优选用于分离气体。根据分离问题，可以使用各种商业膜。
为了分离气体，特别优选由聚酰亚胺制成的中空纤维膜，因为这些膜可以在高温下使用并且还具有非常好的选择性和渗透性。特别优选通过以下反应获得的聚酰亚胺：
至少一种选自于由3,4,3',4'-二苯甲酮四羧酸二酐、1,2,4,5-苯四羧酸二酐、3,4,3',4'-联苯四羧酸二酐、氧二邻苯二甲酸二酐(oxydiphthalic dianhydride)、磺酰二邻苯二甲酸酐(sulphonyldiphthalic dianhydride)、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-亚丙基二邻苯二甲酸二酐所组成的组中的二酐，
和
至少一种选自于由甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯、2,4,6-三甲基-1,3-亚苯基二异氰酸酯、2,3,4,5-四甲基-1,4-亚苯基二异氰酸酯所组成的组中的二异氰酸酯。
这些优选的聚酰亚胺具有高的耐塑化性。非常特别优选的聚酰亚胺包括：
其中，0≤x≤0.5和1≥y≥0.5和R是一个或多个相同或不同的选自于由L1、L2、L3和L4所组成的组中的基团。
最优选的聚合物的x＝0、y＝1和R由64mol％的L2、16mol％的L3和20mol％的L4组成。该聚合物可从Evonik Fibers GmbH公司以P84或P84型70的商品名商购获得，其登录的CAS编号为9046-51-9。另一种特别优选的聚合物由x＝0.4、y＝0.6和R＝80mol％的L2和20mol％的L3组成。这种聚合物可以从Evonik Fibers GmbH以P84HT或P84HT325的商品名商购获得，其登录的CAS编号为134119-41-8。
根据本发明使用的中空纤维膜的直径优选为150-500μm，长度为150-300cm。
在VA1(10)和VA2(11)之间的膜束(28)在外侧被不可渗透的阻挡层(13)包围(见图2)。该阻挡层(13)优选由薄膜或软管或管或带或与环氧树脂“混合”的玻璃织物组成。特别优选与所述膜束紧密适配的材料，特别是可收缩材料，例如聚烯烃、PVC或聚酰亚胺。这使得所述阻挡层(13)和膜束(28)的外表面之间的间隙最小化。以这种方式，可以防止或至少最小化待分离的流体混合物绕行通过膜束(28)进入渗余物而不在膜处分离。
出于处理的原因，为了能够以比较简单的方式施加阻挡层(13)并为了保持膜束的形状，在阻挡层(13)附着之前，可以用适当地介质，例如针织的尼龙管围绕所述纤维束。
在不可渗透阻挡层(13)中，存在流体进入孔(14)，或者不可渗透阻挡层(13)不延伸超过VA1(10)和VA2(11)之间的整个距离，从而产生作为流体入口孔的间隙。基于滤筒的纵轴，将所述流体入口孔(14)布置在VA1(10)和VA2(11)之间的距离的前三分之一内，优选在前四分之一内，更优选在超过VA1(10)的内端面(10b)的0-10cm距离处，最优选在超过VA1(10)的内端面(10b)的2-4cm距离处。这可以防止死体积，并最大限度地利用膜的分离面积。
流体入口孔(14)的这种布置以及靠近或在VA2(11)之内的渗余物出口(12)的布置的效果在于，待分离的流体混合物被沿着所述滤筒的纵轴被移动通过间隙(9)中所述中空纤维膜的外壁，在此过程中，较慢渗透的流体富集在渗余物中。为了防止富集的渗余物再次与待分离的新鲜流体混合物混合，不可渗透的阻挡层(13)是重要的。
流体入口孔(14)可以构造成，例如，孔穴或钻孔的形式。或者，可以在VA1(10)和VA2(11)之间的整个长度上不实施所述不可渗透阻挡层。其效果是，中空纤维束(28)的外表面的一部分在整个范围内未被不可渗透的阻挡层(13)包围。其结果是未形成“孔”(14)，而是形成围绕整个束的“入口间隙”(14)。当然这个间隙必须在VA1(10)和VA2(11)之间的上述区域内。
关于所述流体入口孔和间隙(14)的数量、形状和尺寸，没有特别的限制。然而，孔(14)应该足够大以确保足够的流体流动，并且不会太大，以避免上述富集渗余物与待分离的流体混合物的返混。
为了确保不可渗透阻挡层(13)与滤筒的良好结合，可有利地将形成阻挡层(13)的材料嵌入到VA1(10)和/或VA2(11)中。可选地或额外地，也可以将所述材料通过外部固定辅助件(例如线或夹具)或通过焊接或通过粘合剂粘合或通过收缩而固定到滤筒(2)上。所提及的措施的组合也可能是本领域技术人员容易找到的替代技术方案。
如所述的，中空纤维已经嵌入在管板VA1(10)的前端HFE1中。所述管板(10)可以通过本领域技术人员已知的常规方法制备，并且优选由环氧树脂混合物组成。所述中空纤维已经嵌入在VA1(10)中，使得它们的芯部是开放的，这意味着渗透物可以从中空纤维的芯部排出并进入EK1腔(15)。
所述管板VA1(10)可以通过不同方法制备，例如固定灌封或离心灌封。在离心灌封的情况下，VA1(10)在离心机中由浇铸树脂制备。将液态树脂引入到所述膜束任一端的铸模中。离心机的作用是使树脂保留在纤维束的端部；另外，获得了非常均匀和高质量的管板。然而，由于毛细作用力，一般不能防止一部分液体树脂被吸入到中空纤维膜的芯中，并从而使得后者被密封。这个问题优选通过在灌封之前用高温蜡密封纤维来解决。优选地，该蜡直到约160℃才熔化，使得其在环氧体系反应时保持硬度。为了在制备VA1(10)之后再次打开中空纤维的芯，所述固化的管板VA1(10)的一部分被切断。
如果该方法被用于制备本发明的滤筒(1)的VA1(10)，则一种选择是以至少两个分开的区段(29)和(30)的形式来配置渗透物收集管(8)(见图3)；否则，当VA1(10)的“阻断”部分被切断时，PSR(8)将被切开，或者必须对VA1(10)采用复杂的切断方法，其中PSR(8)也不会被切断。因此，优选的是本发明的滤筒(1)的PSR(8)由至少两个区段(29)和(30)组成，在这种情况下，第一区段(29)从渗透物收集管(8)的前端PSRE1(26)至少延伸进入VA1(10)，并在那里与PSR(30)的第二区段相连接。连接部位(31)可以以插入式连接或者螺纹连接的形式或者通过卡口式连接或者通过粘合剂粘接或者以某种其它方式来执行。
后区段(30)从连接部位(31)延伸至PSRE2(27)，并且可以作为连续区段来执行，或者也可以再次被分成若干区段。
如果PSR(8)在滤筒中被分成两个或多个区段，则第一前部区段(29)优选包括上面详细描述的孔口(16)，渗透物可以通过该孔口进入EK1腔(15)的区域中PSR(8)的内部。在这种情况下，PSR的前区段(29)也被称为渗透转接器。
本发明的滤筒的前端盖EK1(23)优选由高性能塑料组成，例如PA(6,6,6,12,等)、PEEK、聚亚苯基亚硫酸盐(PPS)、聚苯醚/聚苯乙烯混合物(PPE/PS)，或由金属，优选不锈钢组成，并且优选在VA1(10)固化后和中空纤维的芯部打开之后盖过(pulled over)VA1(10)。EK1(23)优选通过渗透转接器(29)保持在VA1(10)上。EK1(23)的构造使得在被安装在VA1(10)上之后，EK1腔(15)形成在其内壁和其面对的VA1(10)的外部端面(10a)之间(见图3)。EK1(23)可以以固定的方式粘结到PSR(8)的区段(29)上，使得当安装上EK1(23)时，PSR区段(29)也被同时被引入到滤筒(1)中。然而，如果PSR(8)被做成管，则优选EK1(23)在其端面的中间具有用于引导PSRE1(26)的前端的凹部，或者，在PSR(8)被分成多个区段的情况下，可以将PSR区段(29)引入到滤筒中。
在膜束(28)的后端是所述第二管板VA2(11)。在这一侧，不希望渗透物离开中空纤维芯。因此，这里的中空纤维被嵌入到浇铸树脂中，使得所有的中空纤维芯都在中空纤维束HFE2的后端被密封。
在VA2(11)侧，渗余物必须能够离开所述滤筒。因此优选提供嵌入到VA2(11)中的渗余物出口孔(12)，渗余物可以通过该出口孔排出。这些孔或通道(12)优选使用在VA2(11)制备中的适当成型铸模来制备。作为在VA2(11)中嵌入渗余物出口(12)的替代方案，还可以在VA1(10)和VA2(11)之间距离的最后四分之一处，优选非常靠近VA2(11)的内端面(11a)(在图1-3中未示出)处制备渗余物出口(12)，例如不可渗透阻挡层中的孔。所述措施的组合也是可能的。优选嵌入到VA2(11)中的渗余物出口孔(12)。
在任何情况下，重要的是将滤筒(2)以流体密封的方式连接到组件壳体(3)在其流体入口孔(14)与其渗余物出口孔(12)之间的内壁上，通过例如安装在该区域中的密封件。
端盖EK2(24)优选安装在VA2(11)上，或者端盖(24)已经被用作制备VA2(11)的铸模并保留在滤筒中。然而，原则上也可以制备没有端盖EK2(24)的滤筒(2)。在这种情况下，需要在VA2(11)的外表面和/或不可渗透的阻挡层(13)与组件壳体(3)的内表面之间安装密封件。
具有EK2(11)的实施方案通常更稳定，因此是优选的。端盖EK2(11)可以由与EK1相同的材料组成。由于成本原因，其优选由高性能塑料如PA(6,6,6或12)、聚亚苯基亚硫酸盐(PPS)或PEEK组成。由于不需要将VA2(11)切开以打开中空纤维芯部，所以当将EK2(24)直接用作制备VA2(11)的铸模时，其可能是有利的。如图3所示，EK2(24)必须具有与渗余物出口(12)匹配的渗余物出口(22)。本领域技术人员可很容易找到相应的技术方案。
类似于EK1(23)，EK2(24)或者以固定的方式粘结到PSR(8)或PSR的区段(30)上，或者在其端面具有孔，可以通过该孔引入PSR(8)或者PSR区段(30)。
EK2(24)的构造使得其外侧以与滤筒的轴线成直角的方式以流体密封的方式结束或者可以结合到壳体(3)的内表面上。其实施的方式可以优选为，密封件(25)，优选橡胶圈、平坦密封件等被安装在EK2(24)的外表面和壳体(3)的内表面之间。为了能够将所述密封件固定在正确位置，EK2(24)或壳体(3)可以具有适当的空腔、凹槽、螺柱等。
如已经提到的，本发明的两个滤筒的端部PSRE1(26)和PSRE2(27)可以通过任何需要的连接方式，例如，法兰、螺纹连接、插入连接、卡口连接、粘合剂粘合、倒钩系统等，或其组合相互连接。这些端部因此可以根据系统以可变方式进行配置。
滤筒链中最前面的滤筒的PSRE1(26)被连接到组件壳体(3)的渗透物出口(6)上，或者形成后者。流体阻挡层(19)被安装在滤筒链中最后一个滤筒的PSRE2(27)中，或者所述PSRE2(27)用封闭盖封闭。
组件壳体(3)的制造必须使得其耐压，并通常由金属组成，优选钢，更优选碳钢。
本发明的组件和滤筒可以以任何所需的尺寸构造和使用。滤筒的直径优选为7-9英寸，优选7.5-8.5英寸，更优选7.75-8.5英寸，最优选8.0-8.25英寸。从PSRE1(26)到PSRE2(27)的滤筒的长度优选为0.5-2m，更优选1-2m，甚至更优选1.1-1.5m，最优选1.3-1.4m。
本发明的组件和滤筒可以在1-150bar，优选30-120bar，更优选40-100bar的压力下使用。操作温度优选为-10至100℃，更优选30-95℃。
本发明的滤筒可以优选通过包括以下步骤的方法来制备：
步骤a：将多个中空纤维膜置于管(8)周围以形成束(28)。
步骤b：在步骤a)的构造周围制备由上述材料构成的不渗透阻挡层。
步骤c：在所述中空纤维束(28)的前、后端部HFE1和HFE2处，通过使中空纤维与灌封树脂接触并随后使该树脂固化来制造管板VA1(10)、VA2(11)，优选在离心机中进行。
在VA1(10)的制备中，优选使用在VA1(10)固化之后被移除并且不同于端盖EK1(23)的铸模。这种铸模是本领域技术人员已知的。
在制备出管板VA1(10)之后，如果使用的制备方法中所述中空纤维膜的芯部在其前端已经被封闭，那么优选在步骤d)中用圆锯、锋利刀片或其它适用的切割装置与所述滤筒的中心轴线成直角地切开后者，从而打开HFE1处的所述中空纤维的芯部。在其它措施不能保证在VA1(10)的制备中所述中空纤维的芯部在HFE1处保持开放的情况下应当进行步骤d)。
为了制备VA2(11)，优选使用的铸模的构造使得在树脂灌封时，在VA2(11)内产生渗透物出口(12)。所用的铸模通常与端盖EK2(24)不同。然而，因为VA2(11)不需要切断，所以也可以直接使用合适的EK2(24)作为铸模；这节省了一个工作步骤。
在离心机中制备管板和可用于该目的的树脂是已知的现有技术。
在步骤e)中，如果端盖尚未如上所述被用作步骤c)中的铸模，如上所述，将端盖EK1(23)和任选的EK2(24)放置到所述管板上。如果使用上述支撑元件(15a)和/或过滤器元件，则在这个处理步骤中也将其连接。另外，建议在所述端盖和相应的管板之间安装附加的密封件，例如O型圈(见图3中的(32))。这优选也在这个步骤中进行。
如果使用由不同区段组成的渗透物收集管(8)，则优选在步骤e)之后在步骤f)中将PSR的前部区段(29)通过EK1(23)引入并结合到第二区段(30)上。或者，所述前部区段(29)也可以是EK1(23)的一部分，并且可以与其一起放置。
根据是否将不可渗透的阻挡层(13)嵌入到管板VA1(10)和VA2(11)中的一个或两个中，可以在步骤c)之前或之后执行步骤b)。优选在步骤c)之前执行步骤b)。
步骤b)中的不可渗透的阻挡层(13)可以借助于优选薄膜或软管或管的材料来制造，其在制备所述不可渗透的阻挡层(13)之前已经具有一个或多个用于待分离流体混合物的流体入口孔(14)。或者，可以在制备所述不可渗透的阻挡层(13)之后，优选通过钻孔、冲孔或切割相应的孔来制备所述流体入口孔(14)，或者借助用于制备不可渗透的阻挡层(13)的材料来制备流体入口孔(14)，所述材料被放置在中空纤维束(28)的周围，使得中空纤维束(28)在VA1(10)与VA2(11)之间的外表面的一部分未被覆盖，从而在所述束(28)的周围形成环状流体入口孔(14)。
如果使用薄膜来制备所述不可渗透的阻挡层(13)，则优选将其卷绕在束(28)上，然后沿着滤筒的纵轴进行粘合或焊接。
然而，优选地，将由PSR(8)和中空纤维膜组成的布置引入到软管或管中，所述软管或管更优选已经具有流体入口孔(14)。然后通过适当的固定装置，例如通过将线卷绕在其上或通过夹子或通过粘合或收缩或通过嵌入到VA1(10)和/或VA2(11)中，将所述软管或管固定到滤筒上。在使用软管或薄膜的情况下，特别优选通过加热将后者收缩到膜束(28)上。
根据用于所述中空纤维的材料，可建议在滤筒的制备操作中进行进一步的步骤。如果其尚未在膜束制备之前进行，则应对一些聚合物进行热处理以改善所述膜的性能和/或稳定性。这样的步骤可以在制备操作的不同点进行，但优选在制备所述膜束之后进行。
另外，在制备所述膜束的过程中，对于单个膜可能会有破裂或其它损坏。在这种情况下，优选修复所述滤筒以确保滤筒的高性能。修复该膜束的方法本身是已知的。例如，所述滤筒可以通过流体入口孔(14)用低压气流加压。由于该低压，气体只能通过损坏的中空纤维膜逃逸。这些可以在中空纤维膜(HFE1)的开口端用液体显现，受损膜可以用树脂密封。
本发明的滤筒优选用于分离至少两种流体的流体混合物的方法中。这种分离方法的特征在于，将待分离的流体混合物，更优选气体混合物在压力下通过至少一个流体入口孔(14)引入到本发明的滤筒(2)中，使得在中空纤维膜外侧的压力高于纤维芯部的压力。将所述中空纤维芯部内的渗透物引导到VA1(10)和端盖EK1(23)之间的空腔(15)中，并且在此处向前引导到渗透物收集管(8)中，最终通过该渗透物收集管从滤筒中排出。保留在不可渗透的阻挡层(13)和所述中空纤维的外壳之间的渗余物沿VA2(11)的方向被导出，并通过渗余物的出口(12)从滤筒(2)中排出。
本发明的滤筒优选被用于分离CO2/CH4(例如沼气、天然气或页岩气处理)，H2气流，例如合成气比例调节，从源气中回收H2或He。
下述实施例用于提供更具体的阐述和对本发明的更好理解，但不以任何方式进行限制本发明。
实施例1：
首先，根据WO 2011/009919A1的实施例18，由P84HT制备中空纤维膜。
将中空纤维卷绕在内径为43mm，外径为51mm，长度为1750mm的管子上，其随后形成渗透物收集管的第二段，即后区段。
将第一层从管的前端螺旋卷绕到后端。在该点处，将所述膜以与管纵轴成90°的角度卷绕数次，然后从管的后端向前端螺旋地制成第二层。这里也一样，具有一些与管纵轴成90°角的卷绕，接着是第三层，现在又从管的前端螺旋卷绕到后端。以所述的方式一层一层地卷绕，直到在管的中间形成直径为190mm的纤维束。
然后将该中空纤维束在N2气氛中于315℃热处理60分钟。在冷却后，在卷绕的两端，用胶带在刚好所述90°卷绕位点之前将所述纤维束固定，并在每个情况下都在固定点之外切断。
将由此获得的由管和中空纤维束组成的布置推入到编织的尼龙软管中，然后进入PVC收缩软管，其长度对应于缩短的纤维束的长度，且在其长度8的前三分之一中具有流体入口孔。所述软管在100℃于10分钟内收缩到纤维束上。
将由此获得的布置放置在离心机中，在任一端安装铸模，每个铸模都设有浇铸树脂的入口。在膜束(VA2)的后端处，即在收缩软管中的流体入口的相对端处的铸模具有插入到纤维束中的尖刺，其在稍后的灌封操作中形成管板VA2中的渗余物出口孔。所述铸模设有分离装置，以便在灌封之后能够以简单的方式将它们与相应的管板分离。
在将用于VA1的渗透侧铸模放置，即放置在在稍后阶段渗透物从中空纤维芯排出的一侧上之前，所述纤维端部用高温蜡处理以防止过深地向内抽吸浇铸树脂。
计算浇铸树脂的量，使得每个铸模在任一侧上都被完全填充。
通过离心，在室温(<25℃)下形成两个管板。然后将管板在100℃下进一步热处理4小时，在管板冷却后移去铸模。用圆锯在与滤筒的中心轴线成直角且在管的相应端部之外5mm处切割管板VA1，结果是将所述中空纤维芯部在渗透物侧打开。这在EK1端盖腔中产生了后来的渗透物出口。
对所得到的具有VA1处开放的中空纤维的滤筒，如在一般描述中所解释的，检测有缺陷的膜，并用环氧树脂密封有缺陷的或断裂的纤维。
此后，安装两个端盖EK1和EK2，后端盖EK2具有与VA2中的渗余物出口孔配合的渗余物出口。前端盖EK1的设计和制备使得在它被安装在VA1上之后，EK1腔(见图3)填充有金属板作为支撑元件(15a)和放置在所述支撑元件和面向它的VA1的表面之间的烧结金属织物。依次在面向烧结金属织物的侧面上成型所述支撑元件，使得渗透物从中空纤维膜的芯部通过型材中的通道被引导至渗透物收集管的前部区段中的渗透物出口孔。
之后，通过前端盖EK1端面中的孔，将渗透物收集管的前区段插入并螺旋连接到VA1中滤筒内已经存在的管上(见图3)。所述前区段在EK空腔的区域中具有孔(渗透物出口孔)，在稍后的阶段，渗透物通过该孔可以从EK1腔流出并进入到渗透物收集管中(参见图3)。
实施例2：
根据实施例1制备的滤筒在适当的测试组件壳体中经受分离和压力测试。
为此，在根据实施例1制备的滤筒中，VA2下方的渗透物收集管的后端用旋入式塞或空塞封闭，因此建立了流体屏障。
具有U形轮廓的密封件盖过所述滤筒的后端盖EK2，从而在该位置与所述组件壳体的内壁形成气密连接。之后，将滤筒插入组件壳体中，并关闭所述壳体，将渗透物收集管的前端连接到壳体的渗透物出口。
然后将由20.9％O2和79.1％N2组成的气体混合物在6.7bara和24℃下通过组件壳体的流体入口泵送。
得到：
渗透物，具有下述组成：35.4％O2和64.6％N2
和渗余物，具有下述组成：12.5％O2和87.5％N2
在分离测试之后，在所述滤筒的进料侧，施加100bar的压力三次，渗透侧保持在大气压下。之后，在相同的条件下再一次重复所述分离测试。
得到：
渗透物，具有下述组成：35.3％O2和64.7％N2
和渗余物，具有下述组成：12.5％O2和87.5％N2。
在100bar的压力测试之前和之后的分离测试结果证明本发明的滤筒可以在高压和高气体容量下使用。
实施例3：
根据实施例1制备的三个滤筒类似于图3地连接在一个组件壳体中。该组件被用于分离天然气，其组成如下表1所示。进料压力是62.2BarA。渗透压为1.14BarA。进料流量为826Nm3/hr。表1显示了测试结果：
表1
表1中的“％”为“体积％”。观察到的所述组件的CO2/CH4选择性是17.6，观察到的CO2渗透容量为4.0Nm3/hr/bar/组件。
从表1中可见，与进料流相比，产品流中的CO2的含量可以降低约55％，而产品流中的CH4浓度可以提高，并且产品流中的C2H6的含量保持恒定。鉴于在该实施例中只使用了一个组件，55％的CO2降低是一个非常好的结果。如在，例如，US 8,999,038中公开的，在2-阶段或3-阶段分离过程中使用所述组件可导致甚至更高的产品气体纯度。
该实施例进一步表明，几个滤筒可以成功地在一个组件中连接成一排，并且所述组件可以用来分离多组分气体混合物。
该实施例的组件进行了5个月的测试，性能没有下降。
索引号码列表
1 分离组件
2 滤筒
2a 滤筒1
2b 滤筒2
3 分离组件的壳体
4 分离组件的流体入口
5 组件盖(未示于图1中)
6 分离组件的渗透物出口(未示于图1中)
7 分离组件的渗余物出口
8 渗透物收集管
9 在PSR(8)、不可渗透的阻挡层(13)和VA1(10)和VA2(11)的内端面(10b)和(11b)(各自的情形见图3)之间的内部空间，在其中存在有中空纤维膜束(28)(见图3，未示于图1中)和，在操作时，渗余物
10 前管板VA1
10a VA1的外端面
10b VA1的内端面
11 VA2的后管板
11a VA2的外端面
11b VA2的内端面
12 VA2中的渗余物出口孔
13 不可渗透的阻挡层
14 所述滤筒的流体入口孔或间隙
15 在VA1(10a)的外端面和EK1(23)的端盖的内表面之间的EK1腔
15a 支撑元件
15b 支撑元件的轮廓
16 渗透物出口孔，通过其PSR(8)与EK1腔(15)流体相连
17 EK1(23)端盖和所述壳体(3)的内表面之间的间隙
18 滤筒(2a)和滤筒(2b)的PSR的连接
19 在PSR(8)的后端部的流体阻挡层
20 介于壳体(3)中的筒(2a)和(2b)之间的介入腔
21 壳体(3)内的端腔
22 EK2内的渗余物出口
23 前端盖EK1
24 后端盖EK2
25 O-形密封圈
26 渗透物收集管的前端部PSRE1
27 渗透物收集管的后端部PSRE2
28 中空纤维膜束
29 滤筒的渗透物收集管(8)的前部分区段(渗透转接器)
30 滤筒的渗透物收集管(8)的后部分区段
31 (29)和(30)之间的连接点
32 O-形密封圈
Claims (15)
1.用于分离流体混合物、优选气体混合物的滤筒，
其包含：
-渗透物收集管PSR，其由一个或多个区段组成，并具有前端部PSRE1和后端部PSRE2，
-围绕所述PSR布置的多个中空纤维膜，其在PSRE1侧具有前端HFE1和在PSRE2侧具有后端HFE2，
-在HFE1和PSRE1处的第一管板VA1和在HFE2和PSRE2处的第二管板VA2，
-对于待分离的流体混合物不可渗透的阻挡层，其在VA1和VA2之间的区域中围绕由PSR和中空纤维膜构成的布置，
-设置在VA1上方的前端盖EK1，以及任选存在的后端盖EK2，如果其存在的话，将其设置在VA2上方，
特征在于：
-配置PSR或在VA1和VA2之间的区域中的PSR的所有区段，使其对于待分离的流体混合物是不可渗透的，
-基于所述滤筒的纵轴，在VA1和VA2之间距离的第一个三分之一，优选地在第一个四分之一中，更优选在距离VA1内端面0-10cm的距离处，最优选在距离VA1的内端面2-4cm的距离处配置所述不可渗透的阻挡层，使得存在进入所述不可渗透的阻挡层和PSR之间的中间空间的一个或多个流体入口孔或间隙，
-HFE2被嵌入在VA2中，所述中空纤维的芯在HFE2处封闭，
-HFE1被嵌入在VA1中，所述中空纤维的芯在HFE1处敞开，
-配置EK1并将其布置在VA1上方，使得在渗透物流出所述中空纤维芯部的VA1外端面和端盖EK1的内表面之间形成EK1腔，
-在所述EK1腔的区域中，在PSR中或PSR的区段中存在渗透物出口孔，使得在所述EK1腔中的流体与PSR的内部之间存在流体连通，
-在所述不可渗透的阻挡层的VA1和VA2之间距离的后四分之一内存在至少一个渗余物的出口孔，所述出口孔或被嵌入在VA2中。
2.根据权利要求1的滤筒，
特征在于：
所述不可渗透的阻挡层由膜或软管或管或带状物或与环氧树脂“共混”的玻璃织物组成，优选通过收缩和/或通过嵌入到VA1和/或VA2中和/或通过外部固定装置和/或通过焊接和/或通过粘合剂粘合而固定至所述滤筒。
3.根据权利要求1或2的滤筒，
特征在于：
滤筒的PSR由多个在滤筒中通过螺纹连接或法兰连接或插入式连接或通过卡口式连接或通过粘合剂粘合而相互连接在一起的区段组成。
4.根据权利要求3的滤筒，
特征在于：
滤筒的PSR由至少两个区段组成，第一区段始于PSRE1并至少延伸到VA1中，并且在那里连接到第二区段上，第二区段单独地或与其它区段一起形成PSR的剩余部分，直至PSRE2结束，所述第一区段包含渗透物出口孔。
5.根据前述权利要求的任何一项的滤筒，
特征在于：
所述中空纤维膜以束的形式布置在PSR周围，或者平行于PSR的纵轴或者卷绕在PSR上，优选为螺旋状，更优选每个卷绕层的螺旋线交叉，即有一层已经从VA1至VA2的方向螺旋卷绕，然后下一层从VA2至VA1的方向螺旋卷绕，然后以这种方式交替继续，
和/或
所述中空纤维膜束具有大致圆形的横截面，其直径为150-200mm，优选170-195mm，更优选180-190mm。
6.根据前述权利要求的任何一项的滤筒，
特征在于：
所述中空纤维膜由聚酰亚胺组成，优选地，聚酰亚胺通过下述物质的反应获得：
至少一种选自下组中的二酐：3,4,3',4'-二苯甲酮四羧酸二酐、1,2,4,5-苯四羧酸二酐、3,4,3',4'-联苯四羧酸二酐、氧二邻苯二甲酸酐、磺酰二邻苯二甲酸酐、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-亚丙基二邻苯二甲酸二酐，
和
至少一种选自下组中的二异氰酸酯：甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯、2,4,6-三甲基-1,3-亚苯基二异氰酸酯、2,3,4,5-四甲基-1,4-亚苯基二异氰酸酯。
7.根据前述权利要求的任何一项的滤筒，
特征在于：
至少一个支撑元件存在于所述EK1腔内，该支撑元件优选由多孔材料制成，或者具有将流体引导至渗透物出口孔的轮廓，特别是存在于面向VA1的侧面上的轮廓，并且最优选其包含通道。
8.根据前述权利要求的任何一项的滤筒，
特征在于：
在EK1腔中，更优选在所述支撑元件和VA1之间，存在至少一个过滤元件，优选织造或非织造织物或烧结金属板。
9.流体分离组件，优选气体分离组件，包含根据权利要求1-8中任何一项的一个或多个滤筒。
10.根据权利要求9的流体分离组件，
包含：
-具有流体入口及渗透物出口和渗余物出口的耐压壳体，
-布置在所述耐压壳体内的根据权利要求1-8的任何一项的一个滤筒或多个连接的滤筒以形成滤筒链，
-从所述组件壳体的渗透物出口至离所述壳体的渗透物出口最近的滤筒的渗透物收集管的前端PSRE1的连接，
其中：
-在进入所述滤筒的流体进入孔与从该滤筒出来的渗余物出口孔之间的区域中，每个滤筒都以不可渗透的方式连接到组件壳体的内壁上，优选通过密封，更优选通过密封圈，
-所述组件壳体中的渗余物出口被布置在所述滤筒链的最后一个滤筒的渗余物出口孔的下游，
-流体阻挡层，即PSR的流体密封封闭，被设置在所述滤筒的PSRE2区域中，或者，当多个滤筒连接以形成滤筒链时，将其设置在滤筒链的最后面的滤筒的PSRE2的区域中。
11.制备根据权利要求1-8的任何一项的滤筒的方法，
特征在于：
其包含下述步骤：
-步骤a)在渗透物收集管PSR周围布置多个中空纤维膜，
-步骤b)在步骤a)的布置周围产生不可渗透的阻挡层，
-步骤c)通过使所述中空纤维与灌封树脂接触然后固化所述树脂，在所述中空纤维膜的端部HFE1和HFE2处产生管板VA1和VA2，
-任选地，如果在生产VA1的过程中HFE1处的中空纤维膜的芯已经被密封，则步骤d)将管板VA1以与滤筒的纵轴成直角的方向切开，以打开HFE1处中空纤维的芯部，
-任选地，在步骤e)中，如果这些端盖在步骤c)中还没有被用作铸模，和/或在EK2的情况下是具有端盖的，则安装端盖EK1和/或EK2，
其中
-步骤b)可以在步骤c)之前或之后进行，
-如果要将一个或多个渗余物出口嵌入到VA2中，则用于制备VA2的灌封模具具有用于制备VA2中渗余物出口孔的适用的垫片，
-步骤b)中的不可渗透的阻挡层通过优选为薄膜或软管或管的材料制成，其
o在制备所述不可渗透的阻挡层之前已经具有一个或多个流体入口孔，或者
o在所述不可渗透的阻挡层已经连接后，优选通过钻孔、冲孔或切割相应的孔而在其中形成流体入口孔，或者
o将其布置在所述中空纤维束周围，使得所述中空纤维束的一部分未被包围并因此形成流体入口孔，优选以流体入口间隙的形式。
12.根据权利要求11的方法，
特征在于：
通过在由PSR和中空纤维膜组成的布置周围卷绕适用的材料，
或者
通过将由PSR和中空纤维膜组成的布置引入软管或管中来实现所述不可渗透的阻挡层。
13.根据权利要求12的方法
特征在于：
通过收缩或通过粘合剂粘合或通过嵌入到VA1和/或VA2中或通过附着在其外侧上的固定装置或其组合，将用于所述不可渗透的阻挡层的材料，优选薄膜或软管，固定至所述滤筒。
14.分离由至少两种流体，优选至少两种气体组成的混合物的方法，
特征在于：
-待分离的流体混合物，优选待分离的气体混合物，在压力下通过至少一个进入到不可渗透的阻挡层和PSR之间的空间的流体入口孔被导入到根据权利要求1-8中任何一项的滤筒中，使得所述中空纤维膜外侧的压力高于所述中空纤维芯部内的压力，
-所述中空纤维的芯部内的渗透物被向前引导到端盖EK1，并由此通过EK1腔进入渗透物收集管，并通过那里从所述滤筒中排出，
-保留在所述不可渗透的阻挡层和所述中空纤维的外壳之间的渗余物被沿着VA2的方向引导，并通过渗余物出口孔从所述滤筒中排出。
15.根据权利要求14的方法，
特征在于：
待分离的流体混合物在1-150bar，优选30-120bar，更优选40-100bar的压力下被迫进入所述滤筒的流体入口孔。
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